CRH2型動車研磨子產生缺陷及其對策研究

凌 春 上海鐵路局上海經濟開發公司

研磨子是CRH2型動車組踏面清掃裝置上的一個重要部件，在車輛運行過程中能夠清除附著在車輪踏面上的銹跡、油脂以及各種對車輪踏面有所損傷的雜質，在制動時貼在踏面上進行清掃，保證車輪踏面具有很好的表面狀態，也是保證動車組縮短制動距離、預防車輛滑行的重要零件。由于研磨子在生產中產生裂紋、氣泡等缺陷，不但影響產品質量，嚴重時還會影響行車安全。為此，通過調整產品配方和工藝，從生產和試驗中不斷吸取經驗，提高研磨子產品質量，保證動車行車安全。

1 內部裂紋和氣泡

1.1 動車研磨子生產中產生內部裂紋和氣泡的原因

動車研磨子生產中產生內部裂紋如圖1所示。

圖1 研磨子內部裂紋圖

研磨子內部裂紋和氣泡的產生是由于氣體在內部積壓無法排除所致。研磨子生產中產生氣體主要由以下兩個方面：一是研磨子原材料中部分材料易吸水，在壓機操作中，由于用的是熱壓，致使材料自身中產生水蒸氣；二是研磨子生產本身就是一個縮合反應，在壓制過程中，材料在受熱后分解，產生化學反應，生成水蒸氣。由于水蒸汽在壓機操作時積聚在研磨子內而未排出，導致產生裂紋和氣泡。

研磨子由于壓機溫度低，使研磨子未完全固化，在熱處理時，研磨子重新固化，生成氣體，也會導致研磨子產生裂紋和氣泡。

研磨子在混料時不均勻，導致后工序壓制或熱處理時研磨子固化程度和速度不均勻。

1.2 研磨子內部裂紋和氣泡解決辦法

（1）縮短原材料存放時間。采購部門應密切關注現場原材料使用情況，并且與供應商取得聯系，把握好原材料取用和供應的銜接，確保原材料能在最短時間內使用。

（2）對研磨子原材料進行烘干。由于研磨子原材料有吸水性，常常能看到材料結成小塊，為確保使用的干燥性，需對研磨子原材料進行烘干，現規定烘干時間為大于4 h，烘干溫度在70℃左右。

（3）減少改性樹脂的用量。由于樹脂在升到一定溫度后會進行縮合反應，同時放出氣體，樹脂多雖然能增加產品的強度，但同時也會放出大量的氣體，增加了排氣的難度，故應在制定配方時控制樹脂的用量。

（4）增加放氣次數。由于壓制過程也是一個放氣過程，現公司規定每隔90 s進行放氣，使內部氣體能及時排除，不至于由于氣體內部積壓而使研磨子內部產生裂紋。

（5）增加壓機溫度。要避免研磨子在熱處理時放出氣體，必須使研磨子在壓制時把改性樹脂全部固化，所以必須在壓制時把溫度提高到能使樹脂全部固化的程度。但不能把溫度調得太高，因為壓制溫度一高，研磨子表面會迅速固化，內部氣體就不利于排出，壓機出瓦后容易產生氣泡和裂紋。

（6）合理設計工裝模具。首先設計排氣槽時，必須考慮排氣的可靠性和可操作性。其次設計脫模工裝時，脫模裝置在研磨子上的力需均勻，避免研磨子弧面應受力不均出現裂紋。最后模具應設計加熱管，確保壓機內4個研磨子模腔溫度均勻，避免由于各個研磨子固化速度和程度不均，導致應力分布不均而產生裂紋。

（7）混料需均勻。研磨子在混料時首先選擇好混料機，由于研磨子材料中有金屬粉末、非金屬粉末，選擇左右混料的混料機時，金屬粉末由于自身比重大而沉入底部。所以應選擇上下混料的混料機。而且在混料時，必須延長混料時間，確保研磨子原材料均勻。

2 表面裂紋

2.1 研磨子生產中產生表面裂紋的原因

研磨子在生產過程中，樹脂有著增強粘結和強度的作用，當樹脂過少時，粘結力不夠，容易在壓制后產生表面裂紋（如圖2所示）。

在熱處理時由于溫度過高會使研磨子中改性樹脂進一步產生化學反應，體積收縮，總成材料產生應力，形成表面裂紋。

產品在壓制時，壓機保溫時間不夠也將引起研磨子表面疏松和裂紋。

圖2 研磨子表面裂紋圖

2.2 研磨子表面裂紋解決辦法

（1）控制原材料改性樹脂用量。調整產品配方，對改性樹脂進行微調，調整后，既能使產品產生足夠的粘結力，也能控制受熱后產品放出的氣體。

（2）適當降低熱處理溫度。熱處理溫度過高會形成研磨子材料產生應力收縮，導致裂紋，為達到研磨子內外固化均勻，最好降低熱處理溫度，但不能過低，防止熱處理過程不能增強研磨子的強度。

（3）延長壓制保溫保壓時間。保溫保壓時間短，研磨子表面雖已固化，但內部還未完全固化，卸壓后氣體膨脹，由于材料強度不夠，使研磨子產生上下脫節。

3 研磨子瓦背孔不飽滿

3.1 研磨子瓦背孔不飽滿的原因

（1）壓力過低，研磨子無法被壓嚴實。

（2）研磨子原材料流動性差，原材料干燥時間過長或溫度過高，使樹脂開始固化，導致流動性急劇降低。

3.2 研磨子瓦背孔不飽滿解決辦法

（1）增加壓機壓力。不僅能增加研磨子的嚴實度，同時能增加研磨子的強度，不至于產品出現壓不實的情況。

（2）嚴格控制原材料的干燥溫度和時間。適當降低干燥溫度，使原材料保持原來屬性，同時減少干燥時間，以控制原材料水分0.35%為準。

4 外角缺陷

4.1 外角缺陷的原因

外角缺陷是由于壓機模腔內模具由于受到長期磨損而產生了變形。

4.2 外角缺陷的解決辦法

定期對模具進行保養，并要求操作人員和檢查人員對每塊壓制出的研磨子進行測量，一旦發現研磨子由于模具損壞而出現缺陷的，立刻更換新模具，并對舊模具進行修整。

對脫模裝置進行整修。脫模裝置設置不合理，使各部面受力不均勻，導致脫模裝置面受理也不均勻，長期受力，導致模具薄壁處出現變形。通過整修脫模裝置，使各部面受力均勻，確保模具正常運作。

5 焊接缺陷

5.1 焊接缺陷的原因

焊接缺陷是由于瓦背上背板和下背板焊接時，沒有緊密貼合，以至于在搬運中磕磕碰碰導致虛焊或脫焊的情況。

5.2 焊接缺陷的解決辦法

焊接操作時，保證上背板和下背板緊密貼合。要求瓦背焊接工嚴格按照工藝作業指導書操作，合理擺放研磨子上、下背板，焊接時，檢查焊接情況，確保焊縫無雜質、氣孔。

上下工序嚴格交接。焊接后，交給下道工序，下道工序需嚴格檢查瓦背情況，全數檢查合格后，才能交接，確保不合格品不流入下道工序。

6 結束語

實踐表明，這些措施符合生產實際，對降低生產中產品的不合格率非常有效。經過對生產研磨子產品的各理化性能、機械性能和摩擦性能的試驗，各項指標均能符合要求，而且也經過了鐵科院1：1型式摩擦試驗，未在試驗中出現裂紋、掉塊、鑲嵌等質量問題。